ตั้งแต่ทศวรรษ 1970 เมื่อ ผู้เดินทาง ยานสำรวจจับภาพพื้นผิวน้ำแข็งของ Europa นักวิทยาศาสตร์สงสัยว่าชีวิตจะมีอยู่ในมหาสมุทรภายในของดวงจันทร์ในระบบสุริยะรอบนอก ตั้งแต่นั้นมามีหลักฐานอื่น ๆ ที่โผล่ออกมาซึ่งสนับสนุนทฤษฎีนี้ตั้งแต่น้ำแข็งพวยพุ่งบนยูโรปาและเอนเซลาดัสแบบจำลองการตกแต่งภายในของกิจกรรมความร้อนและแม้กระทั่งการค้นพบโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนในขนนกของเอนเซลาดัส
อย่างไรก็ตามในบางพื้นที่ในระบบสุริยจักรวาลด้านนอกเงื่อนไขจะเย็นมากและน้ำสามารถอยู่ในรูปของเหลวเท่านั้นเนื่องจากการปรากฏตัวของสารเคมีแข็งตัวพิษ อย่างไรก็ตามจากการศึกษาใหม่โดยทีมงานนักวิจัยระดับนานาชาติเป็นไปได้ว่าแบคทีเรียสามารถอยู่รอดได้ในสภาพแวดล้อมที่เลวร้ายเหล่านี้ นี่เป็นข่าวดีสำหรับผู้ที่หวังจะพบหลักฐานของสิ่งมีชีวิตในสภาพแวดล้อมสุดขั้วของระบบสุริยะ
การศึกษาซึ่งรายละเอียดการค้นพบของพวกเขาในหัวข้อ“ การรอดชีวิตจากจุลินทรีย์ที่เพิ่มขึ้นใน Subzero Brines” เพิ่งปรากฏในวารสารวิทยาศาสตร์ Astrobiology การศึกษาดำเนินการโดย Jacob Heinz จากศูนย์ดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งเบอร์ลิน (TUB) และรวมถึงสมาชิกจากมหาวิทยาลัย Tufts, Imperial College London และ Washington State University
โดยพื้นฐานแล้วร่างกายเช่นเซเรสคาลลิสโตไทรทันและพลูโตซึ่งอยู่ไกลจากดวงอาทิตย์หรือไม่มีกลไกการให้ความร้อนภายใน - มหาสมุทรเชื่อว่ามีอยู่ภายในเนื่องจากมีสารเคมีและเกลือบางอย่าง (เช่นแอมโมเนีย) สารประกอบ "แอนติฟรีซ" เหล่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่ามหาสมุทรของพวกเขามีจุดเยือกแข็งที่ต่ำกว่า แต่สร้างสภาพแวดล้อมที่เย็นเกินไปและเป็นพิษต่อชีวิตอย่างที่เรารู้
เพื่อประโยชน์ในการศึกษาของพวกเขาทีมพยายามที่จะตรวจสอบว่าจุลินทรีย์สามารถอยู่รอดในสภาพแวดล้อมเหล่านี้ได้หรือไม่โดยทำการทดสอบด้วย Planococcus halocryophilusแบคทีเรียที่พบในแถบอาร์กติก permafrost จากนั้นพวกเขาจะให้แบคทีเรียนี้แก้ปัญหาของโซเดียมแมกนีเซียมและแคลเซียมคลอไรด์รวมถึงเปอร์คลอเรตซึ่งเป็นสารประกอบทางเคมีที่พบโดยฟีนิกซ์แลนเดอร์บนดาวอังคาร
จากนั้นพวกเขาได้แก้ปัญหาอุณหภูมิตั้งแต่ +25 ° C ถึง -30 ° C ผ่านหลายตรึงและรอบละลาย สิ่งที่พวกเขาพบคืออัตราการรอดชีวิตของแบคทีเรียขึ้นอยู่กับวิธีแก้ปัญหาและอุณหภูมิที่เกี่ยวข้อง ตัวอย่างเช่นแบคทีเรียที่แขวนอยู่ในตัวอย่างที่มีคลอไรด์ (น้ำเกลือ) มีโอกาสรอดชีวิตได้ดีกว่าเมื่อเทียบกับตัวอย่างที่มีเปอร์คลอเรต - แม้ว่าอัตราการรอดชีวิตจะเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดลง
ตัวอย่างเช่นทีมพบว่าแบคทีเรียในสารละลายโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) เสียชีวิตภายในสองสัปดาห์ที่อุณหภูมิห้อง แต่เมื่ออุณหภูมิลดลงเหลือ 4 ° C (39 ° F) ความสามารถในการอยู่รอดเริ่มเพิ่มขึ้นและแบคทีเรียเกือบทั้งหมดที่รอดชีวิตจากเวลาที่อุณหภูมิถึง -15 ° C (5 ° F) ในขณะเดียวกันแบคทีเรียในสารละลายแมกนีเซียมและแคลเซียมคลอไรด์มีอัตราการรอดชีวิตสูงถึง –30 ° C (-22 ° F)
ผลที่ได้ยังแตกต่างกันสำหรับตัวทำละลายน้ำเกลือสามตัวขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ แบคทีเรียในแคลเซียมคลอไรด์ (CaCl2) มีอัตราการรอดชีวิตต่ำกว่าโซเดียมคลอไรด์ (NaCl) และแมกนีเซียมคลอไรด์ (MgCl2) อย่างมีนัยสำคัญระหว่าง 4 และ 25 ° C (39 และ 77 ° F) แต่อุณหภูมิที่ลดลง อัตราการรอดชีวิตในสารละลายเพอร์คลอเรตนั้นต่ำกว่าในสารละลายอื่น ๆ
อย่างไรก็ตามนี่เป็นวิธีแก้ปัญหาโดยทั่วไปที่ perchlorate คิดเป็น 50% ของมวลของสารละลายทั้งหมด (ซึ่งจำเป็นสำหรับน้ำที่จะคงสภาพของเหลวที่อุณหภูมิต่ำกว่า) ซึ่งจะเป็นพิษอย่างมีนัยสำคัญ ที่ระดับความเข้มข้น 10% แบคทีเรียก็ยังสามารถเจริญเติบโตได้ นี่เป็นข่าวดีสำหรับดาวอังคารซึ่งเป็นดินที่มีเปอร์คลอเรตน้อยกว่าหนึ่งเปอร์เซ็นต์
อย่างไรก็ตามไฮนซ์ยังชี้ให้เห็นว่าความเข้มข้นของเกลือในดินนั้นแตกต่างจากสารละลายใน ถึงกระนั้นนี่อาจเป็นข่าวดีที่ดาวอังคารเป็นห่วงเนื่องจากอุณหภูมิและระดับการเร่งรัดมีความคล้ายคลึงกับส่วนต่าง ๆ ของโลก - ทะเลทรายอาตากามาและส่วนหนึ่งของแอนตาร์กติกา ข้อเท็จจริงที่ว่าแบคทีเรียสามารถอยู่รอดได้ในสภาพแวดล้อมเช่นนี้บนโลกแสดงว่าพวกมันสามารถอยู่รอดบนดาวอังคารได้เช่นกัน
โดยทั่วไปการวิจัยชี้ให้เห็นว่าอุณหภูมิที่หนาวเย็นจะช่วยเพิ่มความสามารถในการอยู่รอดของจุลินทรีย์ แต่ขึ้นอยู่กับชนิดของจุลินทรีย์และองค์ประกอบของสารละลายเคมี ดังที่ Heinz บอกกับนิตยสาร Astrology:
“ ปฏิกิริยา A [ll] รวมถึงเซลล์ที่ฆ่าเซลล์จะช้าลงที่อุณหภูมิต่ำกว่า แต่การรอดชีวิตจากแบคทีเรียไม่ได้เพิ่มขึ้นมากที่อุณหภูมิต่ำกว่าในสารละลายเพอร์คลอเรตในขณะที่อุณหภูมิที่ลดลงในสารละลายแคลเซียมคลอไรด์ให้ผลผลิตเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัดในการอยู่รอด”
ทีมยังพบว่าแบคทีเรียทำได้ดีกว่าในการแก้ปัญหาเค็มกว่าเมื่อมาถึงการแช่แข็งและการละลายรอบ ในท้ายที่สุดผลลัพธ์บ่งชี้ว่าความสามารถอยู่รอดได้ทั้งหมดนั้นลงสู่สมดุลอย่างระมัดระวัง ในขณะที่ความเข้มข้นต่ำของเกลือเคมีหมายความว่าแบคทีเรียสามารถอยู่รอดและเติบโตได้อุณหภูมิที่น้ำจะยังคงอยู่ในสถานะของเหลวจะลดลง นอกจากนี้ยังชี้ให้เห็นว่าสารละลายที่มีรสเค็มช่วยเพิ่มอัตราการรอดชีวิตของแบคทีเรียเมื่อมาถึงการแช่แข็งและการละลายรอบ
แน่นอนทีมเน้นว่าเพียงเพราะแบคทีเรียสามารถดำรงอยู่ในเงื่อนไขบางอย่างไม่ได้หมายความว่าพวกเขาจะเจริญเติบโตที่นั่น ในฐานะเทเรซ่าฟิชเชอร์นักศึกษาปริญญาเอกจากโรงเรียนการสำรวจโลกและอวกาศของมหาวิทยาลัยรัฐแอริโซนาและผู้เขียนร่วมในการศึกษาอธิบาย:
“ การอยู่รอดเมื่อเทียบกับการเติบโตนั้นเป็นความแตกต่างที่สำคัญมาก แต่ชีวิตก็ยังทำให้เราประหลาดใจ แบคทีเรียบางชนิดไม่เพียงสามารถอยู่รอดได้ในอุณหภูมิต่ำ แต่ต้องการให้พวกมันเผาผลาญและเจริญเติบโต เราควรพยายามเป็นกลางโดยสมมติว่าสิ่งที่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตที่เจริญเติบโตไม่ใช่แค่อยู่รอด”
ดังนั้นไฮนซ์และเพื่อนร่วมงานของเขากำลังทำงานวิจัยอีกชิ้นหนึ่งเพื่อพิจารณาว่าความเข้มข้นของเกลือที่แตกต่างกันในอุณหภูมิที่แตกต่างกันมีผลต่อการแพร่กระจายของแบคทีเรียอย่างไร ในระหว่างนี้การศึกษานี้และอื่น ๆ เช่นนี้สามารถให้ข้อมูลเชิงลึกที่เป็นเอกลักษณ์เกี่ยวกับความเป็นไปได้สำหรับชีวิตนอกโลกโดยวางข้อ จำกัด กับชนิดของเงื่อนไขที่พวกเขาสามารถอยู่รอดและเติบโตได้
การศึกษาเหล่านี้ยังช่วยให้ความช่วยเหลือเมื่อมันมาถึงการค้นหาชีวิตนอกโลกเนื่องจากการรู้ว่าชีวิตสามารถมีอยู่ช่วยให้เราสามารถมุ่งเน้นการค้นหาของเรา ในไม่กี่ปีข้างหน้าภารกิจสู่ Europa, Enceladus, Titan และสถานที่อื่น ๆ ในระบบสุริยะจะมองหาชีวประวัติที่บ่งบอกถึงการมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตในหรือภายในร่างกายเหล่านี้ เมื่อรู้ว่าชีวิตสามารถอยู่รอดได้ในสภาพแวดล้อมที่เย็นสบาย
